多重画像の撮像が可能な陽子線ラジオグラフィの開発研究

• 研究課題/領域番号: 23540350
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 長岡技術科学大学 (2012-2013); 富山高等専門学校 (2011)
• 研究代表者: 阿蘇 司 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (30290737)
• 連携研究者: 佐々木 節 高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 教授 (50259983) ; 西尾 禎治 国立がん研究センター, 東病院臨床開発センター, 室長 (40415526) ; 高田 英治 富山高等専門学校, 専攻科, 教授 (00270885)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 放射線画像 / シミュレーション / Geant4 / 粒子線治療 / 陽子線治療 / 陽子線画像 / モンテカルロ・シミュレーション / 放射線 / モンテカルロ法 / 多重画像 / ラジオグラフィ / 粒子線画像

研究概要

高エネルギー物理実験の手法を用いて，医療と新たな分野への応用を目指し，陽子線治療用加速器を用いた新しいラジオグラフィ手法の開発を検討した。シミュレーションを利用して，実現生，性能，最適化についての評価と検討を行った。
陽子線治療装置の構成を活かすため，飛程変調器を用いて簡易なシステムで陽子線画像を得ることを提案し，シミュレーションを用いてその実現可能生を評価した。また，被曝線量や画像の比較による最適化について検討を行った。本研究により，比較的に簡易なシステムにより陽子線画像が取得可能であることを示すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Common platform of Monte Carlo dose calculation on universal grid interface with Geant4 based particle therapy simulation framework (2014)
  • 著者名/発表者名: G Iwai, W Takase, T Aso, Y Watase, T Sasaki, T Akagi, T Yamashita, Y Maeda and T Nishio
  • 雑誌名: XVII International Conference on the Use of Computers in Radiation Therapy (ICCR 2013) IOP Publishing, Journal of Physics 巻: 489 ページ: 12001-12001
  • DOI: 10.1088/1742-6596/489/1/012001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geant4-based particle therapy simulation framework for verification of dose distributions in proton therapy facilities (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, T. Aso, G. Iwai, A. Kimura, S. Kameoka, S.B. Lee, Y. Maeda, N. Matsufuji, T. Nishio, C. Omachi, S. Park, T. Sasaki, T. Toshito, W. Takase, T. Yamashita and Y. Watase
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: (accepted for publication)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geant4-based particle therapy simulation framework for verification of dose distributions in proton therapy facilities (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Akagi,Tsukasa Aso, Go Iwai, Akinori Kimura, Satoru Kameoka, Se Beyong Lee, Yoshikazu Maeda, Naruhito Matsufuji, Teiji Nishio, Chihiro Omachi, Seyjoon Park, Takashi Sasaki, Toshiyuki Toshito, Wataru Takase, Tomohiro Yamashita and Yoshiyuki Watase
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: 4 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extension of the Particle Therapy Simulation Framework to Hospital Information Systems and Multi-grid Environments (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, Y. Maeda, G. Iwai, W. Takase, T. Sasaki, Y. Watase, T. Yamashita, T. Akagi and Y. Nakano
  • 雑誌名: IEEE International Conference on Computing and Engineering, IEEE Computer Society ページ: 229-234
  • DOI: 10.1109/iccse.2012.39
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of inhomogeneity in patient’s body on the accuracy of pencil beam algorithm in comparison to Monte Carlo (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Yamashita, T.Akagi, T.Aso, A.Kimura and T.Sasaki
  • 雑誌名: Physics in Medicine and Biology 巻: 57 号: 22 ページ: 7673-7688
  • DOI: 10.1088/0031-9155/57/22/7673
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PTSim and TOPAS Projects (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, T. Aso, B. Faddegon, A. Kimura, N. Matsufuji, T. Nishio, C. Omachi, H. Paganetti, J. Perl, T. Sasaki, D. Sawkey, J. Shumann, J. Shin.T. Toshito, T. Yamashita and H. Yoshida
  • 雑誌名: Bringing Geant4 to the Particle Therapy Clinic, Progress in NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY 巻: Vol. 2 ページ: 912-917
  • URL: http://www.aesj.or.jp/publication/pnst002/data/912-917.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PTSim and TOPAS Projects, Bringing Geant4 to the Particle Therapy Clinic (2011)
  • 著者名/発表者名: T.AKAGI, T.ASO, B.FADDEGON, A.KIMURA, N.MATSUFUJI, T. NISHIO, C. OMACHI, H. PAGANETTI, J. PERL, T. SASAKI, D. SAWKEY, J. SCHUMANN, J. SHIN, T.TOSHITO, T. YAMASHITA and H.YOSHIDA
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: Vol. 2 ページ: 912-917
  • 査読あり
• [学会発表] Performance evaluation of Geant4 Based Particle Therapy System Simulation Framework (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, W. Takase, G. Iwai, T. Sasaki, Y. Watase, Y. Maeda, T. Yamashita, T. Akagi, H. Shuuichi, T. Nishio, S.Y. Cai, T.C. Chao, E. Yen, T.H. Wu, Y.T. Lin
  • 学会等名: International Symposium on Grids & Clouds 2014
  • 発表場所: Academia Sinica, Taipei, Taiwan
• [学会発表] Recent Updates and Plan in Geant4 Based Particle Therapy System Simulation Framework (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, T. Akagi, G. Iwai, A. Kimura, Y. Maeda, N. Mastufuji, T. Nishio, C. Omachi, T. Sasaki, W. Takase, T. Toshito, T. Yamashita, Y. Watase
  • 学会等名: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Conference Record HT3-8
  • 発表場所: COEX, South Korea
• [学会発表] Command-Based Interface of Importance Biasing Technique Using Geant4 for Shielding Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Oyama, T. Aso, M. Shimaoka, K. Amako, H. Yoshida, T. Sasaki
  • 学会等名: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Conference Record NP02-130
  • 発表場所: COEX, South Korea
• [学会発表] Common platform of Monte Carlo dose calculation on universal grid interface with Geant4 based particle therapy simulation framework (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Iwai, W. Takase, T. Aso, Y. Watase, T. Sasaki, T. Akagi, T. Yamashita, Y. Maeda, T. Nishio
  • 学会等名: International conference on the use of computers in radiation therapy (ICCR2013)
  • 発表場所: Melbourne Convention and Exhibition Centre, Australia
• [学会発表] Geant4 based particle therapy system simulation framework with universal grid interface (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, G. Iwai, T. Wataru, T. Sasaki, Y. Watase, Y. Maeda, T. Yamashita, T. Akagi, T. Nishio
  • 学会等名: International Symposium on Grid and Clouds 2013 (ISGC2013)
  • 発表場所: Academia Sinica, Taipei
• [学会発表] Recent Updates and Plan in Geant4 Based Particle Therapy System Simulation Framework (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Aso, T.Akagi, G.Iwai, A.Kimura, Y.Maeda, N.Mastufuji, T.Nishi, C.Omachi, T.Sasaki, W.Takase, T.Toshito, T.Yamashita, Y.Watase
  • 学会等名: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • 発表場所: COEX, Seoul, South Korea
• [学会発表] Command-Based Interface of Importance Biasing Technique Using Geant4 for Shielding Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Oyama, T.Aso, M.Shimaoka, K.Amako, H.Yoshida, T.Sasaki
  • 学会等名: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • 発表場所: COEX, Seoul, South Korea
• [学会発表] Common platform of Monte Carlo dose calculation on universal grid interface with Geant4 based particle therapy simulation framework (2013)
  • 著者名/発表者名: G.Iwai, W.Takase, T.Aso, Y.Watase, T.Sasaki, T.Akagi, T.Yamashita, Y.Maeda, T.Nishio
  • 学会等名: International conference on the use of computers in radiation therapy (ICCR2013)
  • 発表場所: Melnbourne Convention and Exhibition Centre, Australia
• [学会発表] Status of Quality Assurance using Particle Therapy Simulation Framework in Particle Therapy Facility in Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, T. Yamashita, T. Aso, A. Kimura, S. Kameoka, Y. Maeda, N. Matsufuji, T. Nishio, C. Omachi, T. Sasaki, T. Toshito
  • 学会等名: Particle Therapy Workshop in IEEE NSS/MIC Conference
  • 発表場所: Anaheim USA
  • 年月日: 2012-10-28
• [学会発表] A GEANT4 BASED PARTICLE THERAPY SIMULATION FRAMEWORK FOR VERIFICATION OF DOSE DISTRIBUTIONS IN PROTON THERAPY FACILITY (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, T. Aso, G. Iwai, A. Kimura, S. Kameoka, S.B. Lee, Y. Maeda, N. Matsufuji, T. Nishio, C. Omachi, S. Park, T. Sasaki, T. Toshito, W. Takase, T. Yamashita and Y. Watase
  • 学会等名: 12th International Conference on Radiation Shielding, Computational Medical Physics Working Group
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall, Nara
  • 年月日: 2012-09-02
• [学会発表] Extension of the Particle Therapy Simulation Framework to Hospital Information Systems and Multi-grid Environments (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, Y. Maeda, G. Iwai, W. Takase, T. Sasaki, Y. Watase, T. Yamashita, T. Akagi and Y. Nakano
  • 学会等名: IEEE International Conference on Computing and Engineering, IEEE Computer Society
  • 発表場所: Paphos Cyprus
• [学会発表] A Study on Multiplex Proton Imaging Using GEANT4 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, K. Kawashima, T. Nishio, S.B. Lee and T. Sasaki
  • 学会等名: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Conference Record
  • 発表場所: Anaheim USA
• [学会発表] Application of Particle Therapy Simulation on GRID Environments (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, R. Noto, W. Takase, Y. Watase, G. Iwai and T. Sasaki
  • 学会等名: International Symposium on Grids & Clouds 2012
  • 発表場所: Taipei(p.222-223)
• [学会発表] Extension of the Particle Therapy Simulation Framework to Hospital Information Systems and Multi-grid Environments (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Aso, Yoshikazu Maeda, Go Iwai, Wataru Takase, Takashi Sasaki, Yoshiyuki Watase, Tomohiro Yamashita, Takashi Akagi and Yuki Nakano
  • 学会等名: IEEE International Conference on Computing and Engineering
  • 発表場所: Paphos, Cyprus
• [学会発表] A Study on Multiplex Proton Imaging Using GEANT4 (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Aso, Kazuki Kawashima, Teiji Nishio, Se Byeong Lee and Takashi Sasaki
  • 学会等名: IEEE Nuclear Science Sympposium and Medical Imaging Conference
  • 発表場所: Anaheim, USA
• [学会発表] Status of Quality Assurance using Particle Therapy Simulation Framework in Particle Therapy Facility in Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, T. Yamashita, T.Aso, A.Kimura, S.Kameoka, Y. Maeda, N. Matsufuji, T. Nishio, C.Omachi, T.Sasaki, T.Toshito
  • 学会等名: Hadron Therapy Workshop in IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • 発表場所: Anaheim, USA
• [学会発表] A GEANT4 BASED PARTICLE THERAPY SIMULATION FRAMEWORK FOR VERIFICATION OF DOSE DISTRIBUTIONS IN PROTON THERAPY FACILITY (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, T.Aso, G. Iwai, A. Kimura, S.Kameoka, S.B.Lee, Y. Maeda, N. Matsufuji, T. Nishio, C.Omachi, S.J.Park, T.Sasaki, T.Toshito, W.Takase, T. Yamashita, Y. Watase, and H. Yoshida
  • 学会等名: 12th International Conference on Radiation Shielding, Computational Medical Physics Working Group
  • 発表場所: Nara, JAPAN
• [学会発表] シミュレーションによる荷電粒子の特性を利用した陽子線画像取得方法の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川嶋和希,阿蘇司,佐々木節,西尾禎治
  • 学会等名: 2012 日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] 放射線治療シミュレーションのユーザインターフェース開発と線量分布の検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中野雄貴,阿蘇司
  • 学会等名: 2012 日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] Application of Particle Therapy Simulation on GRID Environments (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Aso, R.Noto, W.Takase, Y.Watase, G.Iwai and T.Sasaki
  • 学会等名: International Symposium on Grids & Clouds 2012
  • 発表場所: Taipei Taiwan
• [学会発表] RENKEI-NAREGI環境を使った粒子線医療シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿蘇司, 高瀬亘,渡瀬芳之,岩井剛,佐々木節
  • 学会等名: e-サイエンス公開シンポジウム REsources liNKage for E-scIence (RENKEI)
  • 発表場所: 国立情報学研究所 (東京都)
• [学会発表] Extensions of DICOM Data interface in Particle Therapy Simulation Framework (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, A. Kimura, T. Sasaki
  • 学会等名: 6th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics/11th Asia-Oceania Congress of Medical Physics
  • 発表場所: Kyusyu Univ(P-1)
• [学会発表] Particle Therapy Simulation Framework on GRID Environments (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, R. Noto, G. Iwai, T. Sasaki
  • 学会等名: 12th IEEE/ACM International Conference on Grid Computing
  • 発表場所: (France) Lyon Conference Center
• [学会発表] A GEANT4 Based Particle Therapy Simulation Framework (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Aso, A. Kumura, T. Yamashita, T. Akagi, S. Kameoka, T. Nishio, K. Murakami, C. Omachi, T. Sasaki, K. Amako, H. Yoshida, H. Kurashige
  • 学会等名: Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG 50)
  • 発表場所: Philadelphia, USA
• [学会発表] A GEANT4 Based Particle Therapy Simulation Framework (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Aso, A.Kumura, T.Yamashita, T.Akagi, S.Kameoka, T.Nishio, K.Murakami, C.Omachi, T.Sasaki, K.Amako, H.Yoshida, H.Kurashige
  • 学会等名: Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG 50)
  • 発表場所: Philadelphia USA
• [学会発表] Extensions of DICOM Data Interface in Particle Therapy Simulation Framework (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Aso, A.Kimura and T.Sasaki
  • 学会等名: 6th Japan-Korea Medical Physics (JKMP), 11th Asia-Oceania Congress of Medical Physics
  • 発表場所: Fukuoka JAPAN
• [学会発表] Particle Therapy Simulation Framework on GRID environments (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Aso, R.Noto, G.Iwai, W.Takase, T.Sasaki
  • 学会等名: 2011 12th IEEE/ACM International Conference Grid Computing (GRID2011)
  • 発表場所: Lyon France
• [学会発表] シミュレーションによる荷電粒子の特性を利用した陽子線画像取得方法の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川嶋和希, 阿蘇司, 佐々木節, 西尾禎治
  • 学会等名: 日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
  • 発表場所: 福井大学(福井県)
• [学会発表] X 線治療での 2 次粒子情報を利用した線量取得方法のシミュレーションによる検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中野雄貴, 阿蘇司, 西尾禎治, 佐々木節
  • 学会等名: 日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
  • 発表場所: 福井大学(福井県)
• [学会発表] 臓器物質の割当を考慮した陽子線医療シミュレーションの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂上和至, 阿蘇司, 谷内飛鳥, 安田真奈美
  • 学会等名: 日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
  • 発表場所: 福井大学(福井県)